دانلود مقاله بهینه سازی فرآیند عملیات حرارتی فولاد ابزار تندبر( HSS ) AISI M42

Word 270 KB 12634 17
مشخص نشده مشخص نشده تاسیسات - مکانیک
قیمت قدیم:۱۶,۰۰۰ تومان
قیمت: ۱۲,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • چکیده : فولاد آلیاژی AISI M42 از جمله فولادهای ابزار تندبر ( High Speed steels ) که این فولادها برای شکل دهی و ماشینکاری مواد و ابزارهایی نظیر ، ابزارهای برشی سنبه و ماتریسهای برش، خم­کاری، فرم دادن، کشش به کار می روند .

    در این پژوهش تأثیر فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی برای دستیابی به سختی پذیری و ساختار مناسب بر روی 50 نمونه از جنس DIN 1.3247 تحقیق گردیده است.

    برای انجام این آزمایش از چهار کوره حمام نمک دمای بالا و پایین به ترتیب برای آستنیته­کردن و کوئنچ کردن استفاده شد.

    آزمایش­ها برای به دست­آوردن شرایط بهینه دما و زمان آستنیته­کردن و تمپرکردن انجام گردید و سپس با توجه به شرایط به دست­آمده از این نتایج سیکل مناسب انتخاب گردید .

    آزمایش­های سختی­سنجی، متالوگرافی و بررسی با میکروسکوپ نوری انجام گردید .

    سیکل عملیات حرارتی بهینه شامل پیشگرم­کردن نمونه در سه مرحله که شامل مرحله اول 0C 450 که در داخل کوره المنتی و مرحله دوم 0C 850 و مرحله سوم0C 1050 در داخل کوره حمام نمک به مدت 2 دقیقه انجام می­گردید.

    سپس نمونه در دمای0C1170 جهت آستنیته کردن به مدت 2 دقیقه در داخل کوره حمام نمک نگهداری گردید .

    در مرحله بعد نمونه در حمام نمک 515 به مدت 2 دقیقه کوئنچ گردید .

    در انتها برای رسیدن به خواص نهایی نمونه 2 بار در دمای 540 به مدت 1 ساعت تمپر گردید .

    نتایج نشان می دهد که عملیات حرارتی انجام شده از تشکیل کاربید های لایه ای و رشد دانه ها در نمونه جلوگیری می گردد .

    واژه های کلیدی: عملیات حرارتی، فولاد ابزار تندبر ، حمام نمک، آستنیته کردن ، تمپر کردن مقدمه خواص متنوع فولاد ها باعث شده تا بیشترین کاربرد را در صنایع نسبت به سایر آلیاژهای فلزی به خود اختصاص دهند .

    بخشی از کاربرد وسیع فولادها ناشی از عملیات حرارتی پذیری آنها می باشد زیرا با اعمال سیکل های مختلف عملیات حرارتی می توان به ریز ساختار های متنوع ، همراه با محدوده وسیعی از خواص مکانیکی دست یافت .

    فولادهای ابزار (Tool steels) گروهی از فولادهای کربنی (Carbon steels) و فولادهای آلیاژی هستند که با عملیات حرارتی آنها می‌توان خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوبی در آنها به وجود آورد، به طوری که بتوان از آنها ابزارهایی نظیر ابزارهای برشی سنبه و ماتریسهای برش، خمکاری، فرم دادن، کشش، قالب‌های پلاستیک و اکستروژن ساخت.

    فولادهای ابزار به فرم های میلگرد، شمشال، بلوکه‌های فورج شده و ریخته‌گری شده و در حالت آنیل شده در بازار عرضه می‌شوند.

    فولادهای ابزار به طور کلی بدین صورت دسته‌بندی می‌شوندکه سخت شونده در آب، سخت‌شونده در روغن، سخت شونده در هوا، مقاوم در برابر ضربه، گرم‌کار، تندبر، فولاد قالب ‌های پلاستیک و فولادهای خاص.

    در هر دسته، فولادهای مختلف با آنالیز شیمیایی و ویژگی‌های مختلف قرار می‌گیرند.

    فولاد M42 جزء فولاد های ابزار تندبر می باشد که به طور وسیعی در ساخت ابزار آلات و تجهیزات برشکاری مورد استفاده قرار می گیرد .

    این فولاد ها معمولاً به صورت عملیات حرارتی ( آبدهی و بازگشت ) بکار می رود لذا شناخت و بررسی پارامترهای موثر بر عملیات حرارتی و بهینه سازی خواص آن از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است .

    فولاد آلیاژی 1.3247 از جمله فولاد های تندبر ( High Speed steels ) که این فولادها دارای عناصر کروم ، وانادیم ، مولیبدن یا تنگستن و یا ترکیباتی از این دو و نیز در بعضی موارد کبالت می باشد.

    .

    از ویژگی مهم این فولاد های تندبر می توان چنین نام برد : سختی Hardness سختی سرخی red Hardness مقاومت به سایش wear Resistant چقرمگی Toughness مواد و روش تحقیق : به منظور انجام آزمایشات در این تحقیق ازفولاد ابزار تندبر M42 AISI با ترکیب شیمیایی مطابق جدول 1 ، استفاده شد .

    نمونه ها در شرایط آنیل شده و دارای قطر 25 میلیمتر و ضخامت 20 میلیمتر تهیه گردید .

    با توجه به حساسیت و دقت در نتایج حاصله 50 عدد نمونه جهت انجام آزمایشات ، برشکاری وعملیات آماده سازی اولیه روی نمونه ها انجام گردید .

    آنیلینگ مرحله 1 پیش گرم مرحله 2 پیش گرم مرحله 3 پیش گرم آستنیته تمپرینگ 1 تمپرینگ 2 تمپرینگ 3 زمان دما سیکل عملیات حرارتی سخت کاری فولاد تندبر M42 ،همانطور که در شکل 2 قابل مشاهد است از یک مرحله آنیل و جهت آستنیته کردن از سه مرحله پیش گرم و سپس آستنیته کردن و کوئنچ در حمام نمک و در انتها 3 مرحله عملیات تمپرینگ انجام می گیرد.

    شکل2 مراحل عملیات حرارتی سختکاری فولاد تندبر M42 جهت انجام آزمایشات از یک پروسه بسیار کامل که شامل سه دمای آستنیته که هر هر دمای آستنیته شامل 15 نمونه استاندارد که جمعاً 45 نمونه و سه دمای تمپر که از هر دمای آستنیته 5 نمونه جداسازی و با سه دمای مختلف تمپر آن هم در 3 مرحله انجام گردید.

    جهت انجام عملیات آستنیته ، از سه دمای آستنیته 1150 ، 1170 ، 1200 به مدت 120 ثانیه در حمام نمک وقبل از آن استفاده از سه مرحله پیشگرم که شامل مرحله اول0C 450 که در داخل کوره المنتی انجام می شود ، مرحله دوم0C 850 در داخل کوره حمام نمک و مرحله سوم0C 1050 نیز در داخل کوره حمام نمک انجام می گردد .این کار به منظور تاثیر دمای آستنیته بر خواص این فولاد انجام گردید .

    پس از آستنیته کردن نمونه ها در دما و زمان ذکر شده ، نمونه ها در محیط حمام نمک با دمای 515 و به مدت 120 ثانیه عملیات کوئنچ انجام گردید .

    جهت انجام عملیات تمپر از سه دمای تمپر 500 ، 540 ، 590 استفاده شده که در هر دمای تمپر از 5 عدد نمونه با دمای آستنیته کردن ثابت ( 1150، 1170 ، 1200 ) استفاده شد که جمعاً در هر دمای تمپر 15 نمونه با سه مرحله تمپر 1 ساعت انجام گردید .

    جهت سختی سنجی نمونه های بعد از هر مرحله که شامل آستنیته کردن و 3 مرحله تمپر تست سختی سنجی راکول C طبق استاندارد ISO 6508-1 انجام گردید .

    بدین منظور بررسی های ساختاری و تعیین درصد و اندازه میانگین کاربیدها در نمونه های عملیات حرارتی شده ، عملیات آماده سازی جهت بررسی متالوگرافی روی آنها انجام شد و نمونه ها توسط محلول اچ نایتال 2% اچ گردید و جهت بررسی در زیر میکروسکوپ در بزرگنمایی 100Xو 1000 X مورد مطالعه و بررسی قرارگرفت .

    به منظور تعیین درصد و اندازه میانگین کاربید ها از نرم افزار پردازش تصویر متالوگرافی (CLEMEX) استفاده گردید.

    یافته و بحث : کاربید های مختلف نظیر M2C ، M6C ، MC موجود در این فولاد ، نقش اصلی در مقاومت در برابر سایش را ایفا می کنند .

    اندازه و توزیع یکنواخت این کاربید در ساختار ، حائز اهمیت بوده زیرا اندازه درشت و غیر یکنواخت این کاربید ها باعث کاهش در خواص استحکامی فولاد می گردد.

    ساختار این فولاد تندبرM42 در حال آنیل شده شامل توزیع کاربیدهای مختلف در زمینه فریت می باشد .

    این کاربید ها نقش اصلی را در کارکرد ابزار دارند .

    به طوری که تنکستن و مولیبدن در کاربید M6C موجود می باشد ولی کرم هم می تواند در این کاربید حل شود .

    M23C6 اساساً کاربید کرم بوده ، ولی مقدار تنگستن و مولیبدن نیز می تواند در این کاربید حل شود .

    تقریباً می توان گفت که MC ، بطور کامل از نوع کاربید وانادیم بوده و حتی در دمای بالا نیز به کندی حل می شود در دمای oC 1090 کاربید M23C6 حل می شود ، در این دما مقداری از کاربید M6C نیز حل شده ولی منبع اصلی حلالیت کربن در آستنیت برای ساختار مارتنزیت پر کربن ، کاربید M23C6 می باشد .

    تغییرات دمایی آستنیته سبب تغییر درمیزان درصد آستنیت باقیمانده و همچنین میزان کاربیدها می شود دمای آستنیته برای فولاد تندبر M42 در محدوده 1170تا 1180 می باشد با افزایش دمای آستنیته میزان سختی کاهش یافته که دلایل آن را می توان چنین بیان کرد : افزایش آستنیت باقیمانده در ساختار به دلیل افزایش دمای آستنیته افزایش حلایت کاربید ها با افزایش دما رشد دانه ها در اثر افزایش دما و حل شدن کاربید ها نمودار 3 تغییرات دمای آستنیته با سختی تمپر در دمای 540 افزایش سختی نسبت به دماهای تمپر دیگر قابل مشاهده می باشد به طوری که این دمای تمپر ( 540 ) به میزان 2 HRC سختی را برای دمای آستنیته 1150 افزایش می دهد و به میزان 1.5 HRC سختی را برای دمای آستنیته oC 1170 افزایش می دهد .

    علل این افزایش سختی در این دمای تمپر (oC 540 ) می توان چنین بیان کرد : نقطه دمایی تمپر 540 نقطه پیک سختی ثانویه در فولاد تندبر M42 می باشد تجزیه آستنیت باقیمانده به مارتنزیت دگرگونی کاربیدهای انحلال یافته بخصوص کاربید مولیبدن که ترکیب این کاربید ممکن است به صورت M3C و سپس یه شکل M2C و در پایان M6C می باشد .

    نمودار 4 تغییرات سختی با دمای تمپر در دمای آستنیته متفاوت بررسی های ساختاری روی نمونه های آستنیته شده در دمای 1150 نشان داد ( شکل 5 ) که این دمای آستنیته به علت وجود عناصر آلیاژی تنگستن ، مولیبدن ، کرم ، و وانادیم و تشکیل چگالی بالای از کاربیدهای M6c و MC و M23C و عدم انحلال کامل این کاربید ها در این دما باعث تشکل کاربید های بین لایه ای ، که این کاربیدها در مرز دانه تشکیل شده و علت آن دمای آستنیته پایین است .

    ساختار این کاربید همانطور که در شکل 5 قابل ملاحظه است در اثر اچ با نایتال به رنگ سیاه در آمده در حالی که کاربیدهای انحلال یافته در ساختار به رنگ روشن دیده می شوند و این عامل باعث شده که میزان درصد کاربید در دمای آستنیته 1150 کاهش یافته است .

    شکل5 ساختار نمونه، دمای آستنیته 1150 بعد از تمپر اول بزرگنمایی 1000X افزایش دمای آستنیته سبب انحلال بهتر کاربید ها در آستنیت و کاهش دمای MS می گردد .

    دمای آستنیته 1170 باعث حذف کاربید های لایه ای شده که سبب بهبود خواص بخصوص داکتیلتی می شود .

    در شکل6 که بعد از تمپر اول 540در دمای آستنیته 1170 می باشد نشان دهنده افزایش درصد کاربیدها و یکنواختی بیشتر کاربید ها در ساختار نسبت به دمای آستنیته 1150 می باشد .

    شکل 6 دمای آستنیته 1170 بعد از تمپر لول در بزرگنمایی 1000 X افزایش بیش از حد دمای آستنیته سبب رشد نامناسب دانه ها شده و این امر سبب خشن شدن ذرات کاربید می شود .

    دمای زیاد آستنیته کردن موجب کاهش کاربید آلیاژی افزایش عناصر آلیاژی محلول در آستنیت و در نهایت افزایش سختی پذیری با دمای پایین آستنیته کردن است .

    آستنیته کردن در دمای 1200 باعث شده که کربن و عناصر آلیاژی به مقدار کافی در آستنیت حل شده که پس از کوئنچ مارتنزیتی غنی از کربن و عناصر آلیاژی تشکیل شود .

    نمودار7 تغییرات درصد کاربید در بزرگنمایی 100X با دمای آستنیته در دماهای تمپر1 مختلف در تمپر اول ، در دمای تمپر پایین آستنیت باقیمانده به فریت و سمنتیت تندیل می شود و کاربید های انتقالی آهن و سمانتیت ( M3C ) تشکیل می شود و همچنین در دمای تمپر بالا به علت افزایش نفوذ پذیری عناصر آلیاژی ، کاربید های آلیاژی رسوب می کند و این سبب کاهش درصد کاربید می گردد.

    تمپر نهایی موجب افزایش سختی فولاد های سریع سرد شده با مقادیر زیاد آستنیت باقیمانده می شود .

    علت این امر ، مجموعه ای از اثرات دگرگونی آستنیت باقیمانده و سختی ثانویه در ضمن تمپر است .

    تمپر مرحله دوم می تواند موجب کروی شدن و لذا کاهش اثرات مخرب کاربید های بین لایه ای شود .

    این مسئله در شکل 8 کاملاٌ قابل مشاهده است .

    شکل8 کاربید های بین دانه تمپر اول و تمپر دوم اثر تمپر دوم علاوه بر کاهش درصد کاربید باعث یکنواختی ساختار زمینه و تاحدودی کروی شدن کاربید ها می گردد .

    شکل 9 اثر تمپر دوم و اول بر یکنواخنی و کروی کنندگی اثر یکنواخت نمودار10تغیییرات درصد کاربید با دمای تمپر در مای آستنیته 1170 در بزرگنمایی 100x نتیجه گیری : نتایج حال از 45 پروسه عملیات حرارتی بر روی فولاد ابزار تندبر M42 AISI نشان داد ، دمای آستنیته تاثیر بسزایی بر روی خواص این فولاد داشته به طوری که در دماهای آستنیته پایین تر از 1170 به علت عدم انحلال کامل کاربیدها و ایجاد کاربیدهای بین لایه سبب افت خواص بخصوص چقرمگی می شود .

    افزایش دمای آستنیته ( بیش از 1170 ) سبب انحلال کاربیدها در آستنیت شده و از ایجاد کاربیدهای بین لایه ای جلوگیری می کند .

    افزایش بیش از حد دمای آستنیته ( بیش از 1200 ) سبب انحلال کامل کاربیدها و نتیجتاً رشد شدید دانه های آستنیت شده که باعث کاهش مقاومت به ضربه فولاد می شود .

    بدین منظور دمای بهینه برای آستنیته کردن فولاد ابزار تندبر M42 دمای بین 1170 تا 1190 تعیین گردید شد و دمای تمپر نیز با توجه به سختی مد نظر در فاصله دمایی 500 تا 590 متغییر می باشد که در جدول 2 نتایج حاصل از بهینه ترین حالت برای این فولاد آورده شده است جدول 2 شرایط بهینه عملیات حرارتی فولاد ابزار AISI M42 منابع : 1- م .

    ع .

    گلعذار، عملیات حرارتی فولادها ، انتشارات جهاد دانشگاهی اصفهان 2- استاندارد های مربوط به شرکت بهلر در زمینه فولادهای ابزار تندبر 3- W.Kirkpatrick and others ,ASM Hand book, Heat Treatment vol 4, , 9th edition,1990 4- Hakan Koçak, Tools steel hand book, Turkey,2000 5- Steel ( Microstructure and Properties ) , R W K Honeycombe, reprinted 1982 6- production and application of clean steels, by Pompey , G .

    and Trentini , B .

    London 1972 .

    CSiMnCrMoVWCo1.100.500.203.909.201.001.407.80 زمان تمپرسومدمای تمپر سوم ( OC )زمان تمپر دومدمای تمپر دوم ( OC )زمان تمپر اولدمای تمپر اول ( OC )زمان آستنیتهدمای آستنیته ( OC )سختی ( HRC )1 ساعت4501 ساعت5001 ساعت500حداکثر 150 ثانیه1170661 ساعت5001 ساعت5401 ساعت540حداکثر 150 ثانیه117066.51 ساعت5001 ساعت5401 ساعت540حداکثر 150 ثانیه118067

  • فهرست:

    ندارد.


    منبع:

     

    1- م . ع . گلعذار، عملیات حرارتی فولادها ، انتشارات جهاد دانشگاهی اصفهان

    2-  استاندارد های مربوط به شرکت بهلر در زمینه فولادهای ابزار تندبر

    3- W.Kirkpatrick and others ,ASM Hand book, Heat Treatment vol 4, , 9th edition,1990

    4- Hakan Koçak, Tools steel hand book, Turkey,2000

    5- Steel ( Microstructure and Properties ) , R W K Honeycombe, reprinted 1982

      6-   production and application of clean steels, by Pompey , G . and Trentini , B . London       1972 .  

چکیده : فولاد آلیاژی AISI M42 از جمله فولاد های ابزار تندبر ( High Speed steels ) که این فولادها برای شکل دهی و ماشینکاری مواد و ابزارهایی نظیر ، ابزارهای برشی سنبه و ماتریسهای برش، خم­کاری، فرم دادن، کشش به کار می روند . در این پژوهش تأثیر فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی برای دستیابی به سختی پذیری و ساختار مناسب بر روی 50 نمونه از جنس DIN 1.3247 تحقیق گردیده است. برای انجام این ...

همه فولادها، ترکیب های ساده یا پیچیده ای از آلیاژ های آهن و کربن هستند. همه فولادهای کربنی ساده ، دارای درصدهای خاصی از منگنز، و سلیکون بعلاوه مقادیر بسیار کمی از فسفر و سولفور می باشند. برای مثال، ترکیب اسمی فولاد 1045 استاندارد AISI یا SAE ممکن است شامل 45/0کربن؛ 75/0 منگنز، 040/0 فسفر، 050/0 سولفور و 22/0 گوگرد باشد. فولادهای آلیاژی دسته دیگری از فولادها هستند که در ترکیب ...

RSS 2.0 عمران-معماري خاکبرداري آغاز هر کار ساختماني با خاکبرداري شروع ميشود . لذا آشنايي با انواع خاک براي افراد الزامي است. الف) خاک دستي: گاهي نخاله هاي ساختماني و يا خاکهاي بلا استفاده در

بتن سنگ روان در خدمت معماری نوین بتن که میزان تولید آن بالغ بر 8/3 بیلیون مترمکعب در سال تخمین زده می شود، به علت دارا بودن خواص و ویژگی های ممتاز و نیز در دسترس بودن مصالح آن، پس از آب، پرمصرف ترین ماده روی زمین به شمار می رود. بتن در همه جا موجود است و در یکصد سال اخیر، استفاده از آن در ساخت بناهای مسکونی و اداری، پیاده روها، راه ها و جاده ها و نیز انواع مختلف ساختمان های فنی ...

صنعت فورج فرم و شکل دهی فلزات گداخته یا تحت فشار قرار دادن آن‌ها، توسط قالب‌های فورج و یا پرس‌های هیدرولیکی یا پنوماتیک و یا پتک های ضربه‌ای را صنعت فورجینگ می‌نامند. اکثر قطعات صنعتی در صنایع مهم مانند ماشین‌سازی، خودروسازی و صنایع نظامی با روش فورج تهیه می‌شوند. عملیات فورج قطعات را می‌توان با استفاده از پتک های تمام اتوماتیک و پیشرفته که قادر است تعداد ضربات لازم و ارتفاع ...

››طراحی و رفع عیوب قالبهای دائمی ››معرفی انواع فولاد های ابزار ›خطاهای رایج در طراحی ›عیب یابی و رفع عیب قالب ها ›عملیات سطحی برای بهبود خواص سطح قالب ››فولاد های ابزار کربنی ›W1 یک فولاد ابزار کربنی سخت شونده در آب است که میزان کربن آن 0.91-1. 0% می باشد. این فولاد پس از سختکاری، دارای سطح سخت و مغز نرم‌تر می شود. فولادهای ابزار سرد کار ›چند نوع ابزار سرد کار (Cold- work tool ...

چکیده در ادامه این پژوهش، پژوهشگر بر آن است که به توضیح و تفسیر زمینه های خصوصی سازی، تعاریف و نظریه ها پرداخته و پس از آن اهداف به کارگیری چنین برنامه ای را تشریح کند. خصوصی سازی هم مثل دیگر برنامه های اجتماعی – اقتصادی به روش و طرق گوناگون انجام می شود و این دلایل اجرای طرح است که در هر جامعه ای روش به کارگیری و پیاده سازی آن را تعیین می کند. در ادامه پژوهشگر با نظر به آنچه تا ...

چکیده: با توجه به اینکه در صنعت از جمله صنایع پالایش و پتروشیمی مبدل حرارتی وجود دارند که از لحاظ مصرف انرژی بهینه نمی‌باشند و از لحاظ اقتصادی مناسب نیستند و از طرفی ممکن است بعد از مدتی مشکلاتی از نظر عملیاتی نیز در فرآیند ایجاد نمایند. دانشمندان به فکر اصلاح (Retrofit) شبکه مبدل‌های حرارتی افتادند بطوری که هدفشان کاهش مصرف انرژی و طبعاً کاهش هزینه‌های عملیاتی بوده است بنابراین ...

خلاصه: طراحی یک سیستم گرمایش و ذوب برف در فرودگاه GolenioW در کشور لهستان هدف این مقا له می‌باشد. سیستم بر اساس کار کرد و استفاده از انرژی زمین گرمایی در منطقه Sziciecin نزدیک به شهر Goleniow طراحی شده است. در این منطقه آب زمین گرمایی در محدوده دمایی 40 تا 90 درجه سانتیگراد یافت می‌شود. مبنای طراحی سیستم استفاده از هیت پمپ هایی می‌باشد که گرما را از آب گرم 40 تا 60 درجه ...

مقدمه: در اين مقاله، مدلي جهت تعيين مکان و اندازه DG را در يک سيستم توزيع معرفي مي گردد که حل با استفاده از بهينه سازي اجتماع مورچگان (ACO) به عنوان يک ابزار بهينه سازي صورت مي گيرد. در اين الگوريتم DGها به عنوان منابع توان ثابت(نظير پيلهاي سوختي)

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول